基本不等式链

基本不等式----三大注意事项例题解答基本不等式是高中阶段的重要内容，是学生不容易掌握的重点知识之一，关键是其变形灵活，形式多姿多样，基本不等式“(0,0)2a b ab a b +≥>>”沟通了两个正数的“和”与“积”之间的关系，利用它可以解决求最值或者不等式证明问题.在运用基本不等式解题时，我们常常会遇到题中某些式子不便于套用公式，或者不便于利用题设条件，此时需要对题中的式子适当进行拼凑变形，造条件满足应用情境后再解决问题. 因此需要掌握一些变形技巧，注意三大方面. 一个技巧：运用公式解题时，既要掌握公式的正用，也要注意公式的逆用，例如222a b ab +≥逆用就是222a b ab +≤，2a b ab +≥ (0,0)a b >>逆用就是2()2a b ab +≤等． 两个变形： (1) 2221122a b a b ab a b ++≤≤≤+ (,)a b R +∈,即调和平均数≤几何平均数≤算术平均数≤平方平均数；（当且仅当a b =时取等号） (2) 222()22a b a b ab ++≤≤ (,)a b R ∈（当且仅当a b =时取等号)． 三个注意(1)使用基本不等式求最值，其失误的真正原因是其存在前提“一正、二定、三相等”的忽视．要利用基本不等式求最值，这三个条件缺一不可．(2)在运用基本不等式时，要特别注意“拆”“拼”“凑”等技巧，使其满足基本不等式中“正”“定”“等”的条件．(3)连续使用公式时取等号的条件很严格，要求同时满足任何一次的字母取值存在且一致．例题.一、注意运用不等式链例1 已知0a >，0b >，1a b +=，求11a b +的最大值. 解析：由0a >，0b >，又2112a b a b +≤+，因为1a b +=，所以21112a b ≤+，所以11a b +4≥，当且仅当12a b ==时，等号成立. 评注：本题利用基本不等式链简化了问题，是题目的证明思路一目了然.二、注意结论成立的条件 对2221122a b a b ab a b++≤≤≤+来讲，一是要求,a b R +∈，二是和或积或平方和为定值，三是等号要成立即a b =.即所谓的一正、二定、三相等；但是对不等式222()22a b a b ab ++≤≤来讲,a b R ∈均可.例2 求函数()()y x x x=++49的最值. 错解： ()()y x x x x x x =++=++4913362=++≥+⋅=133********x x x x 当且仅当x x=36即x =±6时取等号. 所以当x =±6时，y 的最小值为25，此函数没有最大值.错因分析： 上述解题过程中应用了基本不等式，却忽略了应用基本不等式求最值时的条件—两个数都应大于零，因而导致错误.因为函数()()y x x x =++49的定义域为(,0)(0,)-∞+∞，所以必须对x 的正负加以分类讨论.正解： （1）当x >0时，25362133613=⋅+≥++=x x x x y ， 当且仅当x x=36即6=x 时取等号.所以当x =6时，y min =25. （2）当x <0时，->->x x 0360，， ()()-+-⎛⎝ ⎫⎭⎪≥--⎛⎝ ⎫⎭⎪=x x x x 3623612， 11213)]36()[(13=-≤-+--=∴x x y .当且仅当-=-x x36，即x =-6时取等号，所以当x =-6时，y max =-=13121.评注：在利用基本不等式链时，一定要注意使用范围.例3 已知0,0x y >>，且191x y+=，求x y +的最小值. 错解：0,0x y >>，且191x y +=，∴()1992212x y x y xy x y xy ⎛⎫+=++≥= ⎪⎝⎭. 故 ()min 12x y += .错因分析：解法中两次连用基本不等式，在2x y xy +≥等号成立条件是x y =，在1992x y xy+≥等号成立条件是19x y=即9y x =,取等号的条件的不一致，产生错误. 正解：190,0,1x y x y >>+=，()1991061016y x x y x y x y x y⎛⎫∴+=++=++≥+= ⎪⎝⎭ 当且仅当9y x x y=时，上式等号成立，又191x y +=，可得4,12x y ==时，()min 16x y += . 评注：在利用基本不等式处理问题时，列出等号成立条件是解题的必要步骤，而且是检验转换是否有误的一种方法.三、注意要掌握三种拼凑方法由基本不等式链可以看出在运用基本不等式解决问题时主要是凑定和、定积或平方和为常数.例4 当04x <<时，求(82)y x x =-的最大值.解析：由04x <<知，820x ->，利用基本不等式求最值，必须和为定值或积为定值，此题为两个式子积的形式，但其和不是定值.注意到2(82)8x x +-=为定值，故只需将(82)y x x =-凑上一个系数即可.211282(82)[2(82)]()8222x x y x x x x +-=-=-≤=. 当282x x =-，即2x =时取等号 ，所以当2x =时，(82)y x x =-的最大值为8.评注：本题无法直接运用基本不等式，但凑系数后可得到和为定值，从而可利用基本不等式求最大值. 例5 已知54x <，求函数14245y x x =-+-的最大值. 解析：因450x -<，所以首先要“调整”符号，又1(42)45x x --不是常数，所以对42x -要进行拆、凑项，5,5404x x <∴->， 11425434554y x x x x ⎛⎫∴=-+=--++ ⎪--⎝⎭231≤-+= 当且仅当15454x x-=-，即1x =时，上式等号成立，故当1x =时，max 1y =. 评注：本题需要调整项的符号，又要配凑项的系数，使其积为定值.例6 已知x ，y 为正实数，且2212y x +=，求21x y +的最大值. 解析：因条件和结论分别是二次和一次，故采用公式222a b ab +≤.同时还应化简21y +中前面的系数为12，22211122222y y x y x x ++==+.下面将x ，2122y +分别看成两个因式：则2211222y x y x +=+2212222y x ++≤324=， 当且仅当2122y x =+且2212y x +=，即32x =，22y =时，等号成立. 所以21x y +的最大值为324. 评注：本题注意到适当添加常数配凑后，两项的平方和为常数，故而进行变形利用基本不等式链解决问题.。

高中4个基本不等式链在高中数学学习中，基本不等式链是重要的概念之一。

它们是一系列基本不等式的组合，可以帮助我们解决各种数学问题。

本文将介绍高中阶段常见的4个基本不等式链，并探讨其应用。

1. 一次不等式链一次不等式链是最基本的不等式链形式。

它由一次不等式构成，即形如ax+b>0的不等式，其中a和b为实数，且a不等于零。

该类不等式链在解决实数范围内的一元一次不等式问题时非常有用。

例如，对于不等式3x + 4 > 0，可以通过求解一次不等式链来确定不等式的解集。

2. 二次不等式链二次不等式链由二次不等式构成，即形如ax^2 + bx + c > 0的不等式，其中a、b和c为实数，且a不等于零。

二次不等式链常用于解决实数范围内的一元二次不等式问题。

通过分析二次函数的图像并结合一次不等式的解法，可以确定不等式的解集。

例如，对于不等式x^2 -4 < 0，可以通过解二次不等式链来求解。

3. 绝对值不等式链绝对值不等式链由绝对值不等式构成，即形如|ax + b| > c的不等式，其中a、b和c为实数，且a不等于零。

绝对值不等式链常用于解决实数范围内的一元绝对值不等式问题。

通过分析绝对值函数的性质及符号的变化情况，可以确定不等式的解集。

例如，对于不等式|2x - 3| < 5，可以通过解绝对值不等式链来求解。

4. 分式不等式链分式不等式链由分式不等式构成，即形如f(x) > 0或f(x) < 0的不等式，其中f(x)为一个分式函数。

分式不等式链常用于解决实数范围内的分式不等式问题。

通过分析分式函数的性质及分母和分子的正负情况，可以确定不等式的解集。

例如，对于不等式(x - 2)/(x + 1) > 0，可以通过解分式不等式链来求解。

综上所述，高中阶段的数学学习中，我们经常遇到不等式问题。

掌握基本不等式链的概念和应用方法，可以帮助我们解决各种不等式问题。

一次不等式链、二次不等式链、绝对值不等式链和分式不等式链是常见的不等式链形式，通过对不等式的拆解和分析，我们能够准确求解不等式的解集。

A.2 B.2 2 C.4 D.2
解析:因 为 ∠APB =90°,所 以|PA|2 +
|PB|2=4。
由基本不等式可得
|PA|+|PB|
2
≤
2
|PA|2+|PB|2 2
=2。
故|PA|+|PB|≤2 2。应选 B。
例 8 设 区 域 G = {(x,y)|x2 +y2 -
4y+2≤0},P (x,y)是 区 域 G 内 的 任 意 一
(二 )积 与 平 方 和 的 关 系 链
2ab ;平方平均数——— a2+b2 。
a+b
2
思维提炼:每 一 个 链 条 都 暗 含 着 一 个 思
考方向,每 一 个 链 条 都 暗 含 着 做 题 时 的 一 个
思路和方法!
二、各链条间的灵活运用
(一 )积 与 和 的 关 系 链
例 1 已 知 正 数 x、y 满 足 2y +x +
2xy=8,求 x+2y 的最小值。 解析:由已知 条 件 分 解 得:(x+1)(2y+
1)=9,又 x+2y= (x+1)+ (2y+1)-2≥
2 (x+1)(2y+1)-2=4,当 且 仅 当 x+1 =2y+1 时 取 等 号 。
例 2 设 x >0,y >0,3x +y =5,则
13 x+1+y
都在 圆 上,所 以 AD、BC 必 为 圆 的 直 径,
∠ACD= ∠BAC=90°,四 边 形 ABDC 为 矩
形,AD =2,|AC|2 +|AB|2 =|AD|2 =4,

02
基本不等式的证明方法
综合法证明基本不等式
利用已知的基本不等式推导
01
通过已知的不等式关系，结合不等式的性质（如传递性、可加
性等），推导出目标不等式。
构造辅助函数
02
根据不等式的特点，构造一个辅助函数，通过对辅助函数的分
析来证明原不等式。
利用数学归纳法
03
对于涉及自然数n的不等式，可以考虑使用数学归纳法进行证明。
分析法证明基本不等式
寻找反例
通过寻找反例来证明某个不等式不成 立，从而推导出原不等式。
利数，可以利用中间值定理 来证明存在某个点使得函数值满足给 定的不等式。
通过分析不等式在极限情况下的性质， 来证明原不等式。
归纳法证明基本不等式
第一数学归纳法
通过对n=1和n=k+1时的情况进行归纳假设和推导，来证 明对于所有正整数n，原不等式都成立。
拓展公式及其应用
要点一
幂平均不等式
对于正实数$a, b$和实数$p, q$，且$p < q$，有 $left(frac{a^p + b^p}{2}right)^{1/p} leq left(frac{a^q + b^q}{2}right)^{1/q}$，用于比较不同幂次的平均值大小。
要点二
切比雪夫不等式
算术-几何平均不等式（AM-GM不等式）：对于非负实数$a_1, a_2, ldots, a_n$，有 $frac{a_1 + a_2 + ldots + a_n}{n} geq sqrt[n]{a_1a_2ldots a_n}$，用于求解最值问题。
柯西-施瓦茨不等式（Cauchy-Schwarz不等式）：对于任意实数序列${a_i}$和${b_i}$，有 $left(sum_{i=1}^{n}a_i^2right)left(sum_{i=1}^{n}b_i^2right) geq left(sum_{i=1}^{n}a_ib_iright)^2$，用于证明与内积有关的不等式问题。